Основное преимущество квантовых коммуникаций – защита информации

– Денис Юрьевич, заявляется, что квантовые коммуникации обеспечивают высокий уровень безопасности передачи информации. Так ли это?

– Квантовая запутанность – одно из самых удивительных свойств квантовых коммуникаций: два квантовых бита связаны таким образом, что изменение состояния одного немедленно приводит к изменению состояния другого (даже если они находятся на большом расстоянии). И именно это явление позволяет использовать квантовые коммуникации для обеспечения высокого уровня безопасности передачи информации.

Квантовые коммуникации обещают революционизировать область криптографии и защиты информации, поскольку методы, основанные на квантовой запутанности, позволяют обнаружить любые попытки несанкционированного доступа к передаваемой информации. Это может стать основой для создания абсолютно безопасных систем связи и обмена данных в будущем.

– Китай проявляет сильнейший интерес к развитию квантовых коммуникаций. Сообщается о космических спутниках, которые открывают путь к глобальной квантовой связи...

– В России тоже есть. В 2019 году подписано соглашение между правительством и ОАО «РЖД» по развитию направления «Квантовые коммуникации», есть соглашение по развитию квантовых вычислений и технологий создания новых материалов и веществ с госкорпорацией по атомной энергии «Росатом». Есть соглашение по развитию квантовых сенсоров и связи ближнего и среднего радиусов действия с госкорпорацией «Ростех». РЖД – один из крупнейших владельцев магистральных волоконно-оптических линий связи в России. Для них необходима квантовая коммуникация!

В России уже есть защищенная линия квантовой связи длиной 700 км, она соединяет Москву и Санкт-Петербург. Успешно выполненный пилотный проект обеспечит к 2024 году создание до 7 тыс. км защищенных квантовых линий связи по всей стране, взломать которые едва ли возможно. На этих 700 километрах линии квантовой связи между Москвой и Санкт-Петербургом – 19 доверенных узлов (по три в Москве и Санкт-Петербурге и 13 на промежуточных станциях). К доверенным узлам доступ злоумышленников невозможен, каждый раз заново собирают ключ квантового шифрования. Информация записывается в фазовых состояниях фотонов, которые генерируются на боковых частотах в результате фазовой модуляции обычных импульсов инфракрасного лазера с длиной волны 1550 нм.

Информация о фазе фотонов сохраняется на фоне помех и шумов на линии на дальности около 60 км, поэтому нужны эти 13 промежуточных доверенных узлов. Работающих решений в виде повторителей квантовых состояний фотонов пока нет. На этих 60 км квантовый ключ передаётся со скоростью около 300 бит в секунду.

Протокол передачи разработал Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (ИТМО) на базе протокола квантовой связи BB84.

– Россия задает тон в развитии квантовых технологий?

– Россия преуспевает в освоении технологий квантового шифрования. Но первыми на этом пути идет Китай, где ещё в 2017 году для передачи квантовых ключей 2000-километровой линией соединили Пекин и Шанхай. В Нидерландах создан первый в мире демонстратор квантового интернета. Что, собственно, и меняет картину всех линий связи. В лабораториях давно испытывают совместную работу отдельных квантовых «процессоров» – сверхпроводящих и других кубитов, но для настоящей сети из квантовых систем необходимо также создать промежуточные узлы для обеспечения согласованной распределенной работы.

Беседовала Алена Алешина